一、工程概述

城市污水處理廠的設計工作一般分為兩個階段，即初步設計和施工圖設計。

城市污水處理廠的設計工作內(nèi)容包括確定廠址、選擇合理的工藝流程、確定污水處理廠平面與高程的布置、計算建（構(gòu)）筑物等。

1、設計資料的收集與調(diào)查

（1）建設單位的設計任務書

包括設計規(guī)模（處理水量）、處理程度要求、占地要求、投資情況等。

（2）收集相關資料

包括原水水質(zhì)資料、當?shù)貧庀筚Y料（溫度、風向、日照情況等）、水文地質(zhì)資料（地下水位、土壤承載力、受納水體流量、最高水位等）、地形資料、城市規(guī)劃情況等。

（3）必要的現(xiàn)場調(diào)查

當缺乏某些重要的設計資料時，則現(xiàn)場的調(diào)查是必需的。

2、廠址選擇

城市污水處理廠廠址選擇是城市污水處理廠設計的前提，應根據(jù)選址條件和要求綜合考慮，選出適用的、系統(tǒng)優(yōu)化、工程造價低、施工及管理方便的廠址。

二、處理流程選擇：

污水處理廠的工藝流程是指在達到所要求的處理程度的前提下，污水處理各單元的有機組合，以滿足污水處理的要求。

1、污水處理流程的選擇原則：

經(jīng)濟節(jié)省性原則；

運行可靠性原則；

技術先進性原則。

2、應考慮的其他一些重要因素：

充分考慮業(yè)主的需求；

考慮實際操作管理人員的水平。

本次設計采用生物好氧處理法。好氧生物處理BOD5去除率高，可達90%~95%，穩(wěn)定性較強，系統(tǒng)啟動時間短，一般為2~4周，很少產(chǎn)生臭氣，不產(chǎn)生沼氣，對污水的堿度要求低。

污水處理工藝流程圖如下：


平面圖:


三、污水處理工程設計計算：

（一）、設計水量，水質(zhì)及處理程度：

平均流量：5萬噸/天，變化系數(shù)1.4；

進水：COD：400 mg/L，BOD：300 mg/L，SS：350 mg/L；

出水：COD： 60 mg/L，BOD： 20 mg/L，SS： 20 mg/L；

處理程度計算：COD：（400-60）/400=85% ；

BOD：（300-20）/300=93.3% ；

SS：（350-20）/350=94.3% 。

（二）、格柵及其設計：

格柵是由一組平行的金屬柵條制成，斜置在污水流經(jīng)的渠道上或水泵前集水井處，用以截留污水中的大塊懸浮雜質(zhì)，以免后續(xù)處理單元的水泵或構(gòu)筑物造成損害。

設計中取二組格柵，N=2組，安裝角度α=60°

Q 設計水量=平均流量×變化系數(shù)=0.810 m3/s


2、格柵槽寬度：

B=S(n－1)+bn

式中： B——格柵槽寬度（m）；

S——每根格柵條的寬度（m）。

設計中取S=0.015m，則計算得B=0.93m。

3、進水渠道漸寬部分的長度：


4、出水渠道漸窄部分的長度：



5、通過格柵的水頭損失：


6、柵后明渠的總高度：

H=h+h1+h2

式中： H——柵后明渠的總高度(m)；

h2——明渠超高（m），一般采用0.3-0.5m

設計中取h2 =0.30m，得到H=1.28m。

7、柵槽總長度：


8、每日柵渣量計算：


采用機械除渣及皮帶輸送機或無軸輸送機輸送柵渣，采用機械柵渣打包機將柵渣打包，汽車運走。

9、進水與出水渠道：

城市污水通過DN1200mm的管道送入進水渠道，設計中取進水渠道寬度B1 =0.9m，進水水深h1=h=0.8m，出水渠道B2=B1=0.9m，出水水深h2=h1=0.8m。

（三）、沉砂池及其設計：

沉砂池是借助于污水中的顆粒與水的比重不同，使大顆粒的沙粒、石子、煤渣等無機顆粒沉降，減少大顆粒物質(zhì)在輸水管內(nèi)沉積和消化池內(nèi)沉積。

沉砂池按照運行方式不同可分為平流式沉砂池，豎流式沉砂池，曝氣式沉砂池，渦流式沉砂池。

設計中采用曝氣沉砂池，沉砂池設2組，N=2組，每組設計流量0.4051m3/s

1、沉砂池有效容積：


式中： V——沉砂池有效容積（m3）;

Q——設計流量（m3/s）；

t——停留時間（min），一般采用1-3min。

設計中取t=2min，Q=0.4051m3/s，得到V=48.61m3。

出水堰后自由跌落0.15m，出水流入出水槽，出水槽寬度B2=0.8m，出水槽水深h2=0.35m，水流流速v2=0.89m/s。采用出水管道在出水槽中部與出水槽連接，出水管道采用鋼管。管徑DN2=800mm，管內(nèi)流速v2=0.99m/s，水力坡度i=1.46‰。

12、排砂裝置：

采用吸砂泵排砂，吸砂泵設置在沉砂斗內(nèi)，借助空氣提升將沉砂排出沉砂池，吸砂泵管徑DN=200mm。

（四）、初沉池及其設計：

初次沉淀池是借助于污水中的懸浮物質(zhì)在重力的作用下可以下沉，從而與污水分離，初次沉淀池去除懸浮物40%~60%，去除BOD20%~30%。

初次沉淀池按照運行方式不同可分為平流沉淀池、豎流沉淀池、輻流沉淀池、斜板沉淀池。

設計中采用平流沉淀池，平流沉淀池是利用污水從沉淀池一端流入，按水平方向沿沉淀池長度從另一端流出，污水在沉淀池內(nèi)水平流動時，污水中的懸浮物在重力作用下沉淀，與污水分離。平流沉淀池由進水裝置、出水裝置、沉淀區(qū)、緩沖層、污泥區(qū)及排泥裝置組成。

沉淀池設2組，N=2組，每組設計流量Q=0.4051m3/s。





10、沉淀池總高度：

H=h1+h2+h3+h4

式中：h1——沉淀池超高（m），一般采用0.3-0.5；

h3——緩沖層高度（m），一般采用0.3m；

h4——污泥部分高度（m），一般采用污泥斗高度與池底坡底i=1‰的高度之和。

設計中取h1=0.3m，h3=0.3m，得h4=3.94m，得到H=7.54m。







15、出水渠道：

沉淀池出水端設出水渠道，出水管與出水渠道連接，將污水送至集水井。

式中： v3——出水渠道水流流速（m/s），一般采用v3≥0.4m/s；

B3——出水渠道寬度（m）；

H3——出水渠道水深（m），一般采用0.5-2.0。

設計中取B3=1.0M，H3=0.8m，得到v3=0.51m/s>0.4m/s。

出水管道采用鋼管，管徑DN=1000mm，管內(nèi)流速為v=0.51m/s,水力坡降i=0.479‰。


16、進水擋板、出水擋板：

沉淀池設進水擋板和出水擋板，進水擋板距進水穿孔花墻0.5m，擋板高出水面0.3m, 伸入水下0.8m。出水擋板距出水堰0.5m，擋板高出水面0.3m，伸入水下0.5m。在出水擋板處設一個浮渣收集裝置，用來收集攔截的浮渣。

17、排泥管：

沉淀池采用重力排泥，排泥管直徑DN300mm，排泥時間t